CN111682818B - 实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法及相应的台架标定系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，包括以下步骤：自动寻优恒转矩区MTPA电流数据；基于电压闭环进行电流椭圆寻优标定。本发明还涉及一种实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统。采用了本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法及相应的台架标定系统，能够自动寻优MTPA曲线以及极限电压下电流椭圆曲线，只需要手动控制测功机输出转速以及控制器输入电流Is幅值命令便能获取最优电流分配，快速获得电机标定数据，省去了手动寻优过程，提高了标定效率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及同步电机控制领域，具体是指一种实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法及相应的台架标定系统。
背景技术
随着全球人口的不断增长以及传统化石燃料的不断消耗，全球变暖、雾霾等环境问题和能源问题日益严峻，成为21世纪全球性难题，使用清洁能源逐步替代传统化石燃料成为这个时代的主题。电能作为对环境友好的二次能源，能够替换传统内燃机化石燃料，驱动电机输出机械能，大力发展新能源汽车，是解决能源问题和环境问题的重要途径，也是国家发展规划的重点问题。
内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)，因其功率密度高，调速范围宽的优点，作为新能源汽车的主驱电机，广泛使用在新能源汽车驱动领域。IPMSM的弱磁调速一直是新能源电控领域的重点，也是难点，要求其调速控制过程动态响应快，力矩输出平滑，安全可靠性高，目前主流IPMSM的弱磁调速采用标定法，即根据转速要求和输出力矩要求，提前对电机外特性进行标定，得到想要的d、q轴输出参考电流id_ref和iq_ref，在电机的运行过程中根据转速以及力矩的输出需求获取对应电流的参考值输出，该方法安全可靠，电流环动态调节快，满足整车对力矩输出的要求。
现有标定查表法是在低转速弱磁拐点以下采用最大转矩电流比(Maximum TorquePer Ampere，MTPA)寻优电流分配，拐点之后沿着电流极限椭圆进行电流分配，标定过程中需要工程师手动不断调整id和iq的电流分配，以此获得电流MTPA曲线以及不同转速下输出电压极限的电流椭圆曲线，并记下电机输出力矩，最后做成电机外特性map表导入软件工程，该标定过程存在周期长且容易受到人为因素影响等问题。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法及相应的台架标定系统。(操作简便、适用范围较为广泛)
为了实现上述目的，本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法及相应的台架标定系统如下：
该实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)自动寻优恒转矩区MTPA电流数据；
(2)基于电压闭环进行电流椭圆寻优标定。
较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)高速测功机拖动被测电机到达固定转速，保证电机在所述的固定转速的情况下峰值电流全部分配到q轴时的输出电压不会饱和；
(1.2)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度输入下位机电控模块，上位机调试模块读取反馈力矩，按照固定角度的步长递增偏移角度；
(1.3)以固定步长递增输入电流Is，重复步骤(1.2)，直至输出扭矩到达峰值扭矩或输出电流达到逆变器运行输出最大电流值。
较佳地，所述的步骤(1.2)具体包括以下步骤：
(1.2.1)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度θ从90度开始输入下位机电控模块；
(1.2.2)等待固定时间后上位机调试模块读取反馈力矩；
(1.2.3)按照固定角度的步长自90度起递增偏移角度，直至满足记录的反馈扭矩绝对值大于上一拍偏移角度下读取反馈力矩，且大于下一拍偏移角度下的扭矩反馈值，记录被测电机起始小电流Is和偏移角度θ。
较佳地，所述的步骤(1.2.3)中记录电流值，具体为：
根据以下公式计算电流d轴电流Id：
Id＝Is×cosθ；
其中，Is为被测电机起始小电流，θ为偏移角度。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将上位机存储的Is与Id拟合成曲线关系，并进行弱磁控制；
(2.2)调节上位机给定输入电流Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增，直至输出峰值扭矩或者输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流；
(2.3)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，不断增加Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至满足条件，记录下输出的Id和Iq电流；
(2.4)重复步骤2.3直至峰值转速，导出电流，标定完成。
较佳地，所述的步骤(2.2)具体包括以下步骤：
(2.2.1)调节测功机拖动被测电机，将转速控制在起始查表转速；
(2.2.2)调节上位机给定Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.2.3)增加输入电流Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至输出峰值扭矩或输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流。
较佳地，所述的步骤(2.3)具体包括以下步骤：
(2.3.1)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，调节Is使输出扭矩为固定小扭矩，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.3.2)不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增直至满足条件，记录输出的Id和Iq电流。
较佳地，所述的步骤(2.3.2)中的条件为输出峰值扭矩，或输入电流到达逆变器最大输出电流，或达到该转速下最大输出功率。
该实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其主要特点是，所述的系统包括：
高速测功机，用于根据转速指令拖动被测电机转动；
被测电机，与所述的高速测功机相连接，用于接收传动指令，并输出扭矩并反馈；
上位机调试模块，与所述的被测电机相连接，用于接收反馈力矩，输出电流指令，并接收状态反馈；
下位机电控模块，与所述的被测电机和上位机调试模块相连接，用于对被测电机进行力矩控制；
自动寻优控制程序，所述的自动寻优控制程序控制高速测功机根据当前转速指令拖动被测电机转动，下位机电控系统输出上位机下发的电流指令，使被测电机扭矩输出，被测电机输出扭矩并反馈到上位机调试系统，具体进行以下步骤处理：
(1)自动寻优恒转矩区MTPA电流数据；
(2)基于电压闭环进行电流椭圆寻优标定。
较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)高速测功机拖动被测电机到达固定转速，保证电机在所述的固定转速的情况下峰值电流全部分配到q轴时的输出电压不会饱和；
(1.2)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度输入下位机电控模块，上位机调试模块读取反馈力矩，按照固定角度的步长递增偏移角度；
(1.3)以固定步长递增输入电流Is，重复步骤(1.2)，直至输出扭矩到达峰值扭矩或输出电流达到逆变器运行输出最大电流值。
较佳地，所述的步骤(1.2)具体包括以下步骤：
(1.2.1)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度θ从90度开始输入下位机电控模块；
(1.2.2)等待固定时间后上位机调试模块读取反馈力矩；
(1.2.3)按照固定角度的步长自90度起递增偏移角度，直至满足记录的反馈扭矩绝对值大于上一拍偏移角度下读取反馈力矩，且大于下一拍偏移角度下的扭矩反馈值，记录被测电机起始小电流Is和偏移角度θ。
较佳地，所述的步骤(1.2.3)中记录电流值，具体为：
根据以下公式计算电流d轴电流Id：
Id＝Is×cosθ；
其中，Is为被测电机起始小电流，θ为偏移角度。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将上位机存储的Is与Id拟合成曲线关系，并进行弱磁控制；
(2.2)调节上位机给定输入电流Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增，直至输出峰值扭矩或者输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流；
(2.3)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，不断增加Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至满足条件，记录下输出的Id和Iq电流；
较佳地，所述的步骤(2.2)具体包括以下步骤：
(2.2.1)调节测功机拖动被测电机，将转速控制在起始查表转速；
(2.2.2)调节上位机给定Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.2.3)增加输入电流Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至输出峰值扭矩或输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流。
较佳地，所述的步骤(2.3)具体包括以下步骤：
(2.3.1)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，调节Is使输出扭矩为固定小扭矩，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.3.2)不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增直至满足条件，记录输出的Id和Iq电流。
较佳地，所述的步骤(2.3.2)中的条件为输出峰值扭矩，或输入电流到达逆变器最大输出电流，或达到该转速下最大输出功率。
采用了本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法及相应的台架标定系统，能够自动寻优MTPA曲线以及极限电压下电流椭圆曲线，只需要手动控制测功机输出转速以及控制器输入电流Is幅值命令便能获取最优电流分配，快速获得电机标定数据，省去了手动寻优过程，提高了标定效率。
附图说明
图1为现有技术的电机外特性轨迹图。
图2为本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的电机标定系统示意图。
图3为本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法的电压闭环的电流椭圆寻优控制算法框图。
图4为本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法的自动寻优恒转矩区MTPA电流流程图。
图5为本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法的基于电压闭环的电流椭圆寻优标定流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其中包括以下步骤：
(1)自动寻优恒转矩区MTPA电流数据；
(1.1)高速测功机拖动被测电机到达固定转速，保证电机在所述的固定转速的情况下峰值电流全部分配到q轴时的输出电压不会饱和；
(1.2)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度输入下位机电控模块，上位机调试模块读取反馈力矩，按照固定角度的步长递增偏移角度；
(1.2.1)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度θ从90度开始输入下位机电控模块；
(1.2.2)等待固定时间后上位机调试模块读取反馈力矩；
(1.2.3)按照固定角度的步长自90度起递增偏移角度，直至满足记录的反馈扭矩绝对值大于上一拍偏移角度下读取反馈力矩，且大于下一拍偏移角度下的扭矩反馈值，记录被测电机起始小电流Is和偏移角度θ；
(1.3)以固定步长递增输入电流Is，重复步骤(1.2)，直至输出扭矩到达峰值扭矩或输出电流达到逆变器运行输出最大电流值；
(2)基于电压闭环进行电流椭圆寻优标定；
(2.1)将上位机存储的Is与Id拟合成曲线关系，并进行弱磁控制；
(2.2)调节上位机给定输入电流Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增，直至输出峰值扭矩或者输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流；
(2.2.1)调节测功机拖动被测电机，将转速控制在起始查表转速；
(2.2.2)调节上位机给定Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.2.3)增加输入电流Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至输出峰值扭矩或输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流；
(2.3)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，不断增加Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至满足条件，记录下输出的Id和Iq电流；
(2.3.1)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，调节Is使输出扭矩为固定小扭矩，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.3.2)不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增直至满足条件，记录输出的Id和Iq电流；
(2.4)重复步骤2.3直至峰值转速，导出电流，标定完成。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1.2.3)中记录电流值，具体为：
根据以下公式计算电流d轴电流Id：Id＝Is×cosθ；
其中，Is为被测电机起始小电流，θ为偏移角度。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2.3.2)中的条件为输出峰值扭矩，或输入电流到达逆变器最大输出电流，或达到该转速下最大输出功率。
本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其中包括：
高速测功机，用于根据转速指令拖动被测电机转动；
被测电机，与所述的高速测功机相连接，用于接收传动指令，并输出扭矩并反馈；
上位机调试模块，与所述的被测电机相连接，用于接收反馈力矩，输出电流指令，并接收状态反馈；
下位机电控模块，与所述的被测电机和上位机调试模块相连接，用于对被测电机进行力矩控制；
自动寻优控制程序，所述的自动寻优控制程序控制高速测功机根据当前转速指令拖动被测电机转动，下位机电控系统输出上位机下发的电流指令，使被测电机扭矩输出，被测电机输出扭矩并反馈到上位机调试系统，具体进行以下步骤处理：
(1)自动寻优恒转矩区MTPA电流数据；
(1.1)高速测功机拖动被测电机到达固定转速，保证电机在所述的固定转速的情况下峰值电流全部分配到q轴时的输出电压不会饱和；
(1.2)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度输入下位机电控模块，上位机调试模块读取反馈力矩，按照固定角度的步长递增偏移角度；
(1.2.1)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度θ从90度开始输入下位机电控模块；
(1.2.2)等待固定时间后上位机调试模块读取反馈力矩；
(1.2.3)按照固定角度的步长自90度起递增偏移角度，直至满足记录的反馈扭矩绝对值大于上一拍偏移角度下读取反馈力矩，且大于下一拍偏移角度下的扭矩反馈值，记录被测电机起始小电流Is和偏移角度θ；
(1.3)以固定步长递增输入电流Is，重复步骤(1.2)，直至输出扭矩到达峰值扭矩或
输出电流达到逆变器运行输出最大电流值；
(2)基于电压闭环进行电流椭圆寻优标定；
(2.1)将上位机存储的Is与Id拟合成曲线关系，并进行弱磁控制；
(2.2)调节上位机给定输入电流Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增，直至输出峰值扭矩或者输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流；
(2.2.1)调节测功机拖动被测电机，将转速控制在起始查表转速；
(2.2.2)调节上位机给定Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.2.3)增加输入电流Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至输出峰值扭矩或输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流；
(2.3)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，不断增加Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至满足条件，记录下输出的Id和Iq电流；
(2.3.1)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，调节Is使输出扭矩为固定小扭矩，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.3.2)不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增直至满足条件，记录输出的Id和Iq电流；
(2.4)重复步骤2.3直至峰值转速，导出电流，标定完成。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1.2.3)中记录电流值，具体为：
根据以下公式计算电流d轴电流Id：
Id＝Is×cosθ；
其中，Is为被测电机起始小电流，θ为偏移角度。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2.3.2)中的条件为输出峰值扭矩，或输入电流到达逆变器最大输出电流，或达到该转速下最大输出功率。
本发明的具体实施方式中，针对传统标定法存在标定周期长，且容易受到人为因素影响等问题，提出了一种新式的IPMSM电机标定系统及方法，无需过多的人为干预，自动寻优MTPA曲线以及电压极限的电流椭圆曲线，并生成标定数据，该方法能够将传统需要1周完成的电机标定工作缩短至2天，大大缩短了电机标定周期，显著提高了标定效率。
根据IPMSM的稳态数学模型得知其输出电压和力矩方程为：
其中：
式中：ud、uq、id、iq、为定子dq轴电压、电流和磁链；Ld、Lq、Rs分别为dq轴电感以及定子电阻；/>为永磁体磁链，Te、ωe分别为电磁转矩和转子电机角速度，p为电机极对数。
由公式可知，输出同样力矩拥有无穷个id和iq组合(如下图1的T0，T1，T2曲线)，为了提高电机效率，必须找出一组Is最小的id和iq组合。把寻优到的电流点连成线，便得到该电机的MTPA轨迹，如下图1所示的OBA曲线。
电机输出电流要受到逆变器最大运行输出电流imax的限制，导致电机外特性要受到电流极限圆的限制，如上图1所示的电流极限圆，不同转速下的电机外特性曲线还要受到逆变器最大输出电压的限制。
采用空间矢量脉冲宽度调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)控制，逆变器输出电压满足：
将公式(1)带入公式(4)得到：
从公式(5)可以看出，逆变器输出电压受到直流母线电压udc的限制，到达饱和电压后，逆变器不再具有调节输出电流的能力，由公式(5)可知，输出极限电压的电流分配是一个以为中心的椭圆，且随着转速ω的升高，椭圆逐渐向内收缩，如上图1所示ω1＞ω2＞ω3。
电机标定的过程就是寻找电流MTPA曲线以及不同转速下极限电压的电流椭圆曲线，在转速为ω1时，输出力矩在OBA曲线上找寻对应电流分配，在转速为ω2时，输出力矩在OBC曲线上找寻对应电流分配，在转速为ω3时，输出力矩在DA2曲线上找寻对应电流分配。
传统标定系统需要工程师手动调节输出电流分配，保证电流分配首先满足MTPA曲线，电压饱和后电流分配沿着极限椭圆分配，由于不同转速下极限椭圆不一样，导致标定过程繁琐，周期漫长，且过多的人为干预存在错误数据的可能。
如图2所示，本发明提出一种新式的台架标定系统以及自动寻优控制策略，台架标定系统包括：高速测功机、被测电机、下位机电控模块、上位机调试模块。高速测功机根据当前转速指令拖动被测电机转动，下位机电控模块输出上位机下发的电流指令，使得被测电机扭矩输出，被测电机输出扭矩并反馈到上位机调试模块。
本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其中，包括以下步骤：
步骤1、自动寻优恒转矩区MTPA电流数据：
1.1、高速测功机拖动被测电机到达固定转速，保证电机在该转速下峰值电流全部分配到q轴时输出电压不会饱和；
1.2、上位机给定被测电机起始小电流Is，偏移角度θ从90度开始输入下位机电控模块，固定时间后上位机调试模块读取反馈力矩，偏移角度由90度按照固定角度的步长递增，直到满足记录的反馈扭矩绝对值大于上一拍偏移角度下读取反馈力矩且大于下一拍偏移角度下的扭矩反馈值，记录Is以及θ，Id＝Is×cosθ；
1.3、输入电流Is定步长递增，重复第二步，直到输出扭矩到达峰值扭矩，或输出电流达到逆变器运行输出最大电流值。
按照以上步骤，系统便能够自动寻优出MTPA曲线，无需人为干预，高效快捷。
步骤2、基于电压闭环的电流椭圆寻优标定：
2.1、将上位机存储的Is与Id用MATLAB工具拟合成曲线关系Id＝f(Is)导入软件工程，并按照下图3控制策略进行弱磁控制；
2.2、手动调节测功机拖动被测电机，将转速控制在起始查表转速，手动调节上位机给定Is，保证扭矩传感器输出0扭矩，记下下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，保证输出扭矩按固定的步长递增，直到输出峰值扭矩或者输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流。
2.3、手动调节测功机将转速以固定的步长提高，提高过程中手动调节Is保证输出扭矩为固定小扭矩，转速稳定后降低Is，直到扭矩传感器输出0扭矩，记下下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，保证输出扭矩按固定的步长递增，直到满足以下条件其中之一便退出：1、输出峰值扭矩；2、输入电流到达逆变器最大输出电流；3、达到该转速下最大输出功率；记录下输出的Id和Iq电流；
2.4、重复步骤2.3直到峰值转速；
2.5、将id和iq整理成map表导入程序，标定完成。
本发明的具体实施例如下：
以一台拐点转速为4000rpm，最高转速为12000rpm、峰值扭矩为300N，峰值功率为150kW的IPMSM为例，控制器最大输入电流500A的驱动系统为例，500A保证电机能输出最大扭矩；
步骤1、自动寻优恒转矩区MTPA电流数据：
1.1、高速测功机拖动被测电机到达1000rpm，保证电机在该转速下峰值电流全部分配到q轴时输出电压不会电压饱和；
1.2、上位机给定被测电机起始小电流50A，偏移角度θ从90度开始输入下位机电控模块，1秒时间后上位机调试模块读取反馈力矩，记录输入电流以及偏移角度，偏移角度由90度按照固定1度步长递增，直到满足记录的反馈扭矩绝对值大于上一拍偏移角度下读取反馈力矩且大于下一拍偏移角度下的扭矩反馈值，记录Is以及θ，Id＝Is×cosθ；
1.3、输入电流Is以固定步长50A递增，重复第1.2步，直到输出扭矩到达峰值扭矩300Nm，或输出电流达到逆变器运行输出最大电流值500A。
步骤2、基于电压闭环的电流椭圆寻优标定：
2.1、将上位机存储的Is与Id用MATLAB工具拟合成曲线关系Id＝f(Is)导入软件工程，并按照下图3控制策略进行弱磁控制；
2.2、手动调节测功机拖动被测电机，将转速控制在起始查表转速500rpm，手动调节上位机给定Is，保证扭矩传感器输出0扭矩，记下下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，保证输出扭矩按5Nm的固定步长递增，直到输出峰值扭矩300Nm或者输入电流到达逆变器最大输出电流500A，记录输出的Id和Iq电流。
2.3、手动调节测功机将转速以固定500rpm的步长提高，提高过程中手动调节Is保证输出扭矩为固定5Nm小扭矩，转速稳定后降低Is，直到扭矩传感器输出0扭矩，记下下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，保证输出扭矩按固定5Nm的步长递增，直到满足以下条件其中之一便退出：1、输出峰值扭矩300Nm；2、输入电流到达逆变器最大输出电流500A；3、达到该转速下最大输出功率150kW；记录下输出的Id和Iq电流；
2.4、重复步骤2.3直到峰值转速12000rpm；
2.5、将id和iq整理成map表导入程序，标定完成。
采用了本发明的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法及相应的台架标定系统，能够自动寻优MTPA曲线以及极限电压下电流椭圆曲线，只需要手动控制测功机输出转速以及控制器输入电流Is幅值命令便能获取最优电流分配，快速获得电机标定数据，省去了手动寻优过程，提高了标定效率。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (14)
1.一种实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)自动寻优恒转矩区MTPA电流数据；
(2)基于电压闭环进行电流椭圆寻优标定；
所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将上位机存储的Is与Id拟合成曲线关系，并进行弱磁控制；
(2.2)调节上位机给定输入电流Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增，直至输出峰值扭矩或者输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流；其中，Id＝Is×cosθ，Id为电流d轴电流，Is为被测电机起始小电流，θ为偏移角度，Id为电流d轴电流；
(2.3)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，不断增加Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至满足条件，记录下输出的Id和Iq电流；所述的直至满足条件，具体为：直到满足以下任一个条件：输出峰值扭矩、输入电流到达逆变器最大输出电流或达到该转速下最大输出功率；
(2.4)重复步骤2.3直至峰值转速，导出电流，标定完成。
2.根据权利要求1所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)高速测功机拖动被测电机到达固定转速，保证电机在所述的固定转速的情况下峰值电流全部分配到q轴时的输出电压不会饱和；
(1.2)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度输入下位机电控模块，上位机调试模块读取反馈力矩，按照固定角度的步长递增偏移角度；
(1.3)以固定步长递增输入电流Is，重复步骤(1.2)，直至输出扭矩到达峰值扭矩或输出电流达到逆变器运行输出最大电流值。
3.根据权利要求2所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其特征在于，所述的步骤(1.2)具体包括以下步骤：
(1.2.1)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度θ从90度开始输入下位机电控模块；
(1.2.2)等待固定时间后上位机调试模块读取反馈力矩；
(1.2.3)按照固定角度的步长自90度起递增偏移角度，直至满足记录的反馈扭矩绝对值大于上一拍偏移角度下读取反馈力矩，且大于下一拍偏移角度下的扭矩反馈值，记录被测电机起始小电流Is和偏移角度θ。
4.根据权利要求3所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其特征在于，所述的步骤(1.2.3)中记录电流值，具体为：
根据以下公式计算电流d轴电流Id：
Id＝Is×cosθ；
其中，Is为被测电机起始小电流，θ为偏移角度。
5.根据权利要求1所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其特征在于，所述的步骤(2.2)具体包括以下步骤：
(2.2.1)调节测功机拖动被测电机，将转速控制在起始查表转速；
(2.2.2)调节上位机给定Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.2.3)增加输入电流Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至输出峰值扭矩或输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流。
6.根据权利要求1所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其特征在于，所述的步骤(2.3)具体包括以下步骤：
(2.3.1)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，调节Is使输出扭矩为固定小扭矩，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.3.2)不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增直至满足条件，记录输出的Id和Iq电流；所述的直至满足条件，具体为：直到满足以下任一个条件：输出峰值扭矩、输入电流到达逆变器最大输出电流或达到该转速下最大输出功率。
7.根据权利要求6所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的方法，其特征在于，所述的步骤(2.3.2)中的条件为输出峰值扭矩，或输入电流到达逆变器最大输出电流，或达到该转速下最大输出功率。
8.一种实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其特征在于，所述的系统包括：
高速测功机，用于根据转速指令拖动被测电机转动；
被测电机，与所述的高速测功机相连接，用于接收传动指令，并输出扭矩并反馈；
上位机调试模块，与所述的被测电机相连接，用于接收反馈力矩，输出电流指令，并接收状态反馈；
下位机电控模块，与所述的被测电机和上位机调试模块相连接，用于对被测电机进行力矩控制；
自动寻优控制程序，所述的自动寻优控制程序控制高速测功机根据当前转速指令拖动被测电机转动，下位机电控系统输出上位机下发的电流指令，使被测电机扭矩输出，被测电机输出扭矩并反馈到上位机调试系统，具体进行以下步骤处理：
(1)自动寻优恒转矩区MTPA电流数据；
(2)基于电压闭环进行电流椭圆寻优标定；
所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将上位机存储的Is与Id拟合成曲线关系，并进行弱磁控制；
(2.2)调节上位机给定输入电流Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq，不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增，直至输出峰值扭矩或者输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流；其中，Id＝Is×cosθ，Id为电流d轴电流，Is为被测电机起始小电流，θ为偏移角度，Id为电流d轴电流；
(2.3)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，不断增加Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至满足条件，记录下输出的Id和Iq电流；所述的直至满足条件，具体为：直到满足以下任一个条件：输出峰值扭矩、输入电流到达逆变器最大输出电流或达到该转速下最大输出功率；
(2.4)重复步骤2.3直至峰值转速，导出电流，标定完成。
9.根据权利要求8所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)高速测功机拖动被测电机到达固定转速，保证电机在所述的固定转速的情况下峰值电流全部分配到q轴时的输出电压不会饱和；
(1.2)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度输入下位机电控模块，上位机调试模块读取反馈力矩，按照固定角度的步长递增偏移角度；
(1.3)以固定步长递增输入电流Is，重复步骤(1.2)，直至输出扭矩到达峰值扭矩或输出电流达到逆变器运行输出最大电流值。
10.根据权利要求9所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其特征在于，所述的步骤(1.2)具体包括以下步骤：
(1.2.1)上位机给定被测电机起始小电流Is，将偏移角度θ从90度开始输入下位机电控模块；
(1.2.2)等待固定时间后上位机调试模块读取反馈力矩；
(1.2.3)按照固定角度的步长自90度起递增偏移角度，直至满足记录的反馈扭矩绝对值大于上一拍偏移角度下读取反馈力矩，且大于下一拍偏移角度下的扭矩反馈值，记录被测电机起始小电流Is和偏移角度θ。
11.根据权利要求10所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其特征在于，所述的步骤(1.2.3)中记录电流值，具体为：
根据以下公式计算电流d轴电流Id：
Id＝Is×cosθ；
其中，Is为被测电机起始小电流，θ为偏移角度。
12.根据权利要求8所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其特征在于，所述的步骤(2.2)具体包括以下步骤：
(2.2.1)调节测功机拖动被测电机，将转速控制在起始查表转速；
(2.2.2)调节上位机给定Is，保证扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.2.3)增加输入电流Is，按固定的步长递增输出扭矩，直至输出峰值扭矩或输入电流到达逆变器最大输出电流，记录输出的Id和Iq电流。
13.根据权利要求8所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其特征在于，所述的步骤(2.3)具体包括以下步骤：
(2.3.1)手动调节测功机将转速以固定的步长提高，调节Is使输出扭矩为固定小扭矩，转速稳定后降低Is，直至扭矩传感器输出零扭矩，记录下位机反馈的Id和Iq；
(2.3.2)不断增加Is，使输出扭矩按固定的步长递增直至满足条件，记录输出的Id和Iq电流；所述的直至满足条件，具体为：直到满足以下任一个条件：输出峰值扭矩、输入电流到达逆变器最大输出电流或达到该转速下最大输出功率。
14.根据权利要求13所述的实现新能源汽车永磁同步电机快速标定的台架标定系统，其特征在于，所述的步骤(2.3.2)中的条件为输出峰值扭矩，或输入电流到达逆变器最大输出电流，或达到该转速下最大输出功率。
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